مأموریت اکسومارس ۲۰۱۶: ورود به مدار مریخ و درس‌های فرود ناموفق شیاپارلی

مقدمه‌ای بر مأموریت اکسومارس

در ۱۹ اکتبر ۲۰۱۶، مأموریت اکسومارس (ExoMars) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) پس از هفت ماه سفر در فضا، به مقصد خود یعنی سیاره سرخ رسید. این مأموریت که در مارس ۲۰۱۶ پرتاب شده بود، از دو بخش اصلی تشکیل می‌شد: ماهواره ردیاب گازهای کمیاب (Trace Gas Orbiter یا TGO) و فرودگر آزمایشی شیاپارلی (Schiaparelli). این دو فضاپیما مسیر ۴۹۶ میلیون کیلومتری تا مریخ را با هم طی کردند و در ۱۶ اکتبر، یعنی تنها سه روز پیش از رسیدن به مریخ، از یکدیگر جدا شدند. ماهواره مداری با موفقیت در مدار مریخ قرار گرفت، اما سرنوشت فرودگر شیاپارلی به گونه‌ای دیگر رقم خورد.

ماهواره ردیاب گازهای کمیاب: شکارچی متان مریخ

ماهواره TGO همچنان در حال گردش به دور مریخ است و اکنون بیش از یک دهه است که جو این سیاره را مطالعه می‌کند. هدف اصلی این ماهواره، کشف و اندازه‌گیری گازهای کمیاب در جو مریخ است، به‌ویژه متان (CH₄). چرا متان تا این حد اهمیت دارد؟ در زمین، بخش عمده‌ای از متان موجود در جو توسط موجودات زنده تولید می‌شود. اگرچه متان می‌تواند از طریق فرآیندهای غیرزیستی مانند واکنش‌های آب‌گرمایی (hydrothermal) نیز تولید شود، کشف متان در جو مریخ می‌تواند یکی از قوی‌ترین نشانه‌های فعالیت زیستی در گذشته یا حال این سیاره باشد.

ماهواره TGO با ابزارهای علمی پیشرفته‌ای مانند طیف‌سنج نشر جو (Atmospheric Chemistry Suite) و طیف‌سنج نوری نادیدنی (NOMAD) تجهیز شده است. این ابزارها می‌توانند ترکیب شیمیایی جو مریخ را در طول موج‌های مختلف با دقتی بی‌سابقه اندازه‌گیری کنند. علاوه بر جستجوی متان، TGO به دنبال گازهای دیگری مانند دی‌اکسید گوگرد، بخار آب و اوزون نیز هست تا تصویری کامل از چرخه شیمیایی جو مریخ ارائه دهد.

سقوط شیاپارلی: چه اتفاقی افتاد؟

فرودگر شیاپارلی به عنوان یک فناوری آزمایشی (Entry, Descent and Landing Demonstrator Module) طراحی شده بود تا تکنولوژی فرود روی مریخ را برای مأموریت‌های آینده آزمایش کند. فرود روی مریخ یکی از دشوارترین عملیات در کاوشگری فضایی است؛ زیرا جو مریخ بسیار نازک است (حدود یک درصد چگالی جو زمین) و نمی‌تواند با اصطکاک کافی، سرعت فضاپیما را به‌طور کامل کاهش دهد.

شیاپارلی برای فرود از سه مرحله استفاده می‌کرد: ورود به جو با سپر حرارتی، باز شدن چتر نجات برای کاهش سرعت، و در نهایت روشن شدن موتورهای ترمز (descent thrusters) برای فرود نرم. اما در ۱۹ اکتبر ۲۰۱۶، تنها یک دقیقه پیش از زمان برنامه‌ریزی‌شده برای فرود، ارتباط شیاپارلی با زمین قطع شد. تصاویر بعدی گرفته‌شده توسط ماهواره مریخ‌پیمای ناسا (Mars Reconnaissance Orbiter) نشان داد که شیاپارلی با سرعت بالا روی سطح مریخ سقوط کرده و چتر نجات آن در نزدیکی محل سقوط رها شده است.

تحقیقات بعدی نشان داد که خطای داده‌ای در سیستم رایانه‌ای فرودگر باعث شد تا موتورهای ترمز در زمان مناسب روشن نشوند. به‌طور دقیق‌تر، خطای نرم‌افزاری باعث شد شیاپارلی به‌اشتباه تصور کند که به سطح رسیده است و موتورها را زودتر از موعد خاموش کند. این خطا، اگرچه تلخ بود، اما داده‌های ارزشمندی در مورد دینامیک فرود روی مریخ ارائه داد.

اهمیت علمی و درس‌های آموخته‌شده

آژانس فضایی اروپا این مأموریت را «۹۶ درصد موفق» ارزیابی کرد. اگرچه از دست رفتن فرودگر یک ناامیدی بزرگ بود، اما ماهواره TGO با موفقیت کامل در حال انجام مأموریت علمی خود است. داده‌های این ماهواره به دانشمندان کمک می‌کند تا درک بهتری از چرخه آب در مریخ، توزیع گرد و غبار و ترکیب شیمیایی جو به دست آورند.

از سوی دیگر، سقوط شیاپارلی درس‌های مهمی برای مهندسان به همراه داشت. طراحی سیستم فرود برای مأموریت‌های آینده، از جمله مریخ‌نورد روزالیند فرانکلین (Rosalind Franklin)، بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از شکست شیاپارلی بازطراحی شد. این مریخ‌نورد که قرار بود در سال ۲۰۱۸ پرتاب شود، به دلیل این شکست و همچنین قطعه همکاری آژانس فضایی اروپا با روسیه در پی جنگ اوکراین، با تأخیرهای متعددی روبه‌رو شد. اکنون انتظار می‌رود این مریخ‌نورد نه زودتر از سال ۲۰۲۸ پرتاب شود و در سال ۲۰۳۰ روی مریخ فرود بیاید.

نگاهی به آینده کاوش مریخ

در سال ۲۰۲۶، آژانس کاوش فضایی ژاپن (JAXA) نیز مأموریت جاه‌طلبانه‌ای به نام MMX (Martian Moons eXploration) را برای فرود روی فوبوس، یکی از دو ماه مریخ، و بازگرداندن نمونه‌های آن به زمین آغاز کرد. این مأموریت نشان می‌دهد که کاوش مریخ و اقمار آن به تلاشی جهانی تبدیل شده است.

مأموریت اکسومارس نشان می‌دهد که کاوش فضایی همواره با ریسک همراه است، اما حتی شکست‌ها نیز می‌توانند به پیشرفت علم کمک کنند. ماهواره TGO همچنان در مدار مریخ می‌چرخد و هر بار که از روی سیاره سرخ عبور می‌کند، داده‌های تازه‌ای جمع‌آوری می‌کند که ممکن است روزی به یکی از بزرگ‌ترین کشفیات تاریخ علم تبدیل شوند: آیا زندگی روزی در مریخ وجود داشته است؟ پاسخ به این پرسش هنوز در انتظار است، اما تلاش برای یافتن آن ادامه دارد.